CN103542074B - 齿轮组合式变速传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种齿轮组合式变速传动装置。由输入轴、输出轴、中间轴、离合器(或同步器)及齿轮组成。通过6个以上离合器或一个离合器和6个以上同步器与9个以上齿轮的串并联组合，大幅增加了档位数并减少了换档齿轮数量。每对齿轮因采用小速比和短传动轴结构，增加了变速器刚性并缩小了径向和轴向尺寸，使变速器结构更加紧凑、机械效率更高。本发明还提供一种机械变速传动机构上使用的倒档装置。

Description

齿轮组合式变速传动装置
技术领域
本发明涉及一种机械变速传动装置，具体涉及一种离合器、同步器、齿轮的组合式变速传动装置。
背景技术
目前使用最多的汽车自动变速器主要有三种类型：液力自动变速器(AT)、电控机械自动变速器(AMT)和机械无级自动变速器(CVT)。在电控机械自动变速器领域，还有一种变速传动方式，即双离合器式自动变速器(DSG)。机械式自动变速器(AMT)是在手动变速器的基础上，加装自动控制装置，控制离合器和选择固定轴系上的齿轮副进行自动换档。电液控制自动变速器(AT)具有一组串联的行星轮系及多个离合器和制动器，可以通过电子控制液压驱动方式进行自动换档，但结构和控制系统复杂，传动效率低，零部件加工难度大，制造维修成本高。机械无级变速器(CVT)可实现连续的无级调速，但传递扭矩小，零件加工制造精度高，制造难度大，因其固有的摩擦传动特点，传动效率较低，但由于有无级变速传动与发动机更好匹配的优势，弥补了摩擦传动的缺点。双离合器变速器(DSG)具有结构简单，传动效率高，不间断动力迅速平稳换档等优点，但单输入双输出的同轴双离合器因其结构特点具有结构复杂，控制难度大，加工制造精度高，轴向长度过长、每对齿轮速比过大造成径向尺寸大、可提供档位数少、提供相同档位数情况下齿轮数过多等缺点。
目前使用的变速器倒档机构具有零件多、结构尺寸大、成本高等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种系统刚性好、结构简单紧凑、轴向和径向尺寸小、齿轮数少、档位数多、传动效率高的离合器、同步器、齿轮组合式变速传动装置。
本发明的另一个目的是提供一种结构简单紧凑、成本低、结构尺寸小的倒档装置。
本发明采用如下技术方案：如图1所示，平行排列的输入轴(13)、输出轴(15)和中间轴(14)及倒档轴(图中未画出)，中间轴(14)上刚性连接有齿轮(5)(6)(7)(8)，输入轴(13)上有可绕其轴线自由转动的四个齿轮(1)(2)(3)(4)，输出轴(15)上有可绕其轴线自由转动的四个齿轮(9)(10)(11)(12)，齿轮(1)(9)分别与中间轴(14)上齿轮(5)啮合，齿轮(2)(10)分别与中间轴(14)上齿轮(6)啮合，齿轮(3)(11)分别与中间轴(14)上齿轮(7)啮合，齿轮(4)(12)分别与中间轴(14)上齿轮(8)啮合，输入轴(13)上齿轮(1)(2)间有双离合器(L1)，齿轮(3)(4)间有双离合器(L2)，输出轴(15)上齿轮(9)(10)间有双离合器(L3)，齿轮(11)(12)间有双离合器(L4)，本技术方案可提供16个前进档。
一档时，输入轴(13)通过双离合器(L1)与齿轮(1)接合，与齿轮(2)分开，双离合器(L2)与齿轮(3)(4)分开，处于中间状态，齿轮(1)通过齿轮(5)带动中间轴(14)和齿轮(6)(7)(8)一起转动，双离合器(L4)与齿轮(12)结合，与齿轮(11)分开，双离合器(L3)与齿轮(9)(10)分开，处于中间状态，齿轮(5)通过齿轮(8)和齿轮(12)带动输出轴(15)转动，扭矩经过输入轴(13)，双高合器(L1)，齿轮(1)(5)(8)(12)，双离合器(L4)，输出轴(15)输出。二档时，输入轴(13)通过双离合器(L1)与齿轮(1)接合，与齿轮(2)分开，双离合器(L2)与齿轮(3)(4)分开，处于中间状态，齿轮(1)通过齿轮(5)带动中间轴(14)和齿轮(6)(7)(8)一起转动，齿轮(7)带动输出轴(15)上齿轮(11)转动，双离合器(L4)与齿轮(11)结合，与齿轮(12)分开，双离合器(L3)与齿轮(9)(10)分开，处于中间状态，扭矩经过输入轴(13)，双离合器(L1)，齿轮(1)(5)(7)(11)，双离合器(L4)，输出轴(15)输出。输入轴(13)上双离合器(L1)与齿轮(1)接合，双离合器(L2)与齿轮(3)(4)分开，处于中间状态，双离合器(L4)与齿轮(10)(12)分开，双离合器(L3)分别与齿轮(9)(10)结合，产生三、四档。输入轴(13)通过双离合器(L1)与齿轮(2)接合，与齿轮(1)分开，双离合器(L2)处于中间状态，双离合器(L4)和双离合器(L3)，分别与齿轮(12)(11)(10)(9)结合，再产生四个档，以此类推，合计产生4*4＝16个档。
为进一步减少齿轮数量，减少档位数，可采用如下技术方案：双离合器(L1)和双离合器(L3)换成单离合器，中间轴(14)上再增加一个齿轮(17)，输入轴(13)和输出轴(15)上各减少一个齿轮(2)(10)，这样产生3*3＝9个档。
为进一步增加扭矩容量，可采用如下技术方案：输入轴(13)与输出轴(15)同心左右排列，其周边平行排列有三至四个中间轴(14)，中间轴(14)上刚性连接有行星齿轮(5)(6)(7)(8)(17)(19)，输入轴(13)上有可绕其轴线自由转动的三个齿轮(1)(3)(4)，输出轴(15)上有可绕其轴线自由转动的三个齿轮(9)(11)(12)，中间轴(14)上齿轮(5)(6)(7)(8)(17)(19)分别与输入轴(13)上齿轮(1)(3)(4)和输出轴(15)上齿轮(9)(11)(12)啮合，输入轴(13)上齿轮(1)(3)间有双离合器(L1)，输入轴(13)上齿轮(4)有单离合器(L2)，输出轴(15)上齿轮(9)(11)间有双离合器(L3)，输出轴(15)上齿轮(12)有单离合器(L4)，通过行星结构，增加变速器的扭矩容量。
为简化倒档结构，可采用如下技术方案：如图4、图5所示，平行排列的输出轴(15)和中间轴(14)及倒档轴(16)，中间轴(14)上有可左右自由移动但不能自由转动的齿轮(8)，输出轴(15)上有可绕其轴线自由转动的齿轮(12)，倒档轴(16)上有可左右移动且能自由转动的齿轮(18)，左右移动齿轮(8)(18)，三个齿轮间产生三种啮合状态，其一为齿轮(8)(12)(18)间互相啮合，此时为驻车状态，其二为齿轮(8)(18)间啮合，齿轮(12)(18)间啮合，齿轮(8)(12)间不啮合，此时为倒车档，其三为齿轮(8)(12)间啮合，齿轮(8)(18)间啮合，齿轮(12)(18)间不啮合，此时为前进1档，此技术方案可推广到其它机械变速器。
为降低成本、简化和减少结构尺寸及重量，在输入轴(13)接入端增加一个单离合器(图中未画出)，用同步器替换离合器L1、L2、L3、L4。单离合器及同步器可以用电子液压控制，此方案可产生16个前进档和4个倒档，但换挡时有动力中断情况，就是一种有16个前进档的(AMT)。
本发明的有益效果是：离合器或同步器布置更简单，输出扭矩增加，利用很少的齿轮数量，大幅增加了档位数(达到16个前进档)，使变速器传动性能接近无级变速器性能，可更好地与发动机匹配，提高了传动效率，通过电子液压控制离合器和同步器与齿轮的简单组合就可达到变速目的，有效简化了控制方式和控制环节，使控制和维护简单，故障率低。
另外一个优点是：结构简单，采用多对共用齿轮，节约了轴向空间和径向空间，仅增加一个齿轮，就可产生一个倒档。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为九档变速器结构示意图。
图3为大扭矩变速器结构示意图。
图4为倒档结构示意图。
图5为倒档结构的A-A剖面图
图中：双或单离合器L1L2L3L4
辅入轴13中间轴14输出轴15倒档轴16
齿轮123456789101112171819
具体实施方式
如图2所示，平行排列的输入轴(13)、输出轴(15)和中间轴(14)及倒档轴(图中未画出)，中间轴(14)上刚性连接有齿轮(5)(6)(7)(8)(17)，输入轴(13)上有可绕其轴线自由转动的三个齿轮(1)(3)(4)，输出轴(15)上有可绕其轴线自由转动的三个齿轮(9)(11)(12)，齿轮(4)(12)分别与中间轴(14)上齿轮(8)啮合，齿轮(3)与中间轴(14)上齿轮(7)啮合，齿轮(1)与中间轴(14)上齿轮(5)啮合，齿轮(11)与中间轴(14)上齿轮(17)啮合，齿轮(9)与中间轴(14)上齿轮(6)啮合，输入轴(13)上齿轮(3)(4)间有双离合器(L2)，输入轴(13)上齿轮(1)有单离合器(L1)，输出轴(15)上齿轮(11)(12)间有双离合器(L4)，输出轴(15)上齿轮(9)有单离合器(L3)，本技术方案可提供9个前进档。一档时，输入轴(13)通过单离合器(L1)与齿轮(1)接合，双离合器(L2)与齿轮(3)(4)分开，处于中间状态，齿轮(1)通过齿轮(5)带动中间轴(14)和齿轮(6)(7)(8)(17)一起转动，双离合器(L4)与齿轮(12)结合，与齿轮(11)分开，单离合器(L3)与齿轮(9)分开，处于中间状态，齿轮(1)(5)通过齿轮(8)和齿轮(12)带动输出轴(15)转动，扭矩经过输入轴(13)，双离合器(L1)，齿轮(1)(5)(8)(12)，双离合器(L4)，输出轴(15)输出。二档时，输入轴(13)通过双离合器(L1)与齿轮(1)接合，双离合器(L2)与齿轮(3)(4)分开，处于中间状态，齿轮(1)通过齿轮(5)带动中间轴(14)和齿轮(6)(7)(8)(17)一起转动，齿轮(17)带动输出轴(15)上齿轮(11)转动，双离合器(L4)与齿轮(11)结合，与齿轮(12)分开，单高合器(L3)与齿轮(9)分开，处于中间状态，扭矩经过输入轴(13)，双离合器(L1)，齿轮(1)(5)(17)(11)，双离合器(L4)，输出轴(15)输出。输入轴(13)上单离合器(L1)与齿轮(1)接合，双离合器(L2)与齿轮(3)(4)分开，处于中间状态，双离合器(L4)与齿轮(11)(12)分开，单离合器(L3)与齿轮(9)结合，产生三档。输入轴(13)通过双离合器(L2)与齿轮(3)接合，单离合器(L1)处于中间状态，双离合器(L4)和单离合器(L3)，分别与齿轮(12)(11)(9)结合，再产生三个档，以此类推，合计产生3*3＝9个档。也可将离合器L1、L2、L3、L4换成同步器，输入轴(13)端增加一个单离合器，同样产生9个档。

Claims (3)

1.一种齿轮组合式变速传动机构，包括输入轴(13)、输出轴(15)和中间轴(14)及倒档轴(16)，输入轴(13)端部有一个单离合器，中间轴(14)上连接有齿轮五、齿轮六、齿轮七和齿轮八，输入轴(13)上有可绕其轴线自由转动的齿轮一、齿轮二、齿轮三和齿轮四，输出轴(15)上有可绕其轴线自由转动的齿轮九、齿轮十、齿轮十一和齿轮十二，齿轮一和齿轮九分别与中间轴(14)上的齿轮五啮合，齿轮二和齿轮十分别与中间轴(14)上的齿轮六啮合，齿轮三和齿轮十一分别与中间轴(14)上的齿轮七啮合，齿轮四和齿轮十二分别与中间轴(14)上的齿轮八啮合，输入轴(13)上齿轮一和齿轮二之间有同步器一(L1)，齿轮三和齿轮四之间有同步器二(L2)，输出轴(15)上齿轮九和齿轮十之间有同步器三(L3)，齿轮十一和齿轮十二之间有同步器四(L4)。
2.根据权利要求1所述齿轮组合式变速传动机构，其特征在于：中间轴(14)上的齿轮八可左右自由移动但不能相对于中间轴转动，输出轴(15)上的齿轮十二相对于输出轴可自由转动，倒档轴(16)上的齿轮十八可左右自由移动且相对于倒档轴可自由转动，左右移动齿轮八和齿轮十八，三个齿轮之间可产生三种啮合状态：其一为齿轮八、齿轮十二及齿轮十八之间互相啮合，三个齿轮都不能转动，其二为齿轮八与齿轮十八之间啮合，齿轮十二与齿轮十八之间互相啮合，齿轮八与齿轮十二之间不啮合，产生倒档，其三为齿轮八与齿轮十二之间互相啮合，齿轮八与齿轮十八之间互相啮合，齿轮十二与齿轮十八之间不啮合，产生前进档。
3.一种齿轮组合式变速传动机构，包括输入轴(13)、输出轴(15)和三至四个中间轴(14)，输入轴(13)端部有一个单离合器，输入轴(13)与输出轴(15)同心左右排列，其周边平行排列有三至四个中间轴(14)，中间轴(14)上刚性连接有行星齿轮五、齿轮六、齿轮七、齿轮八、齿轮十七、齿轮十九，输入轴(13)上有可绕其轴线自由转动的齿轮一、齿轮三、齿轮四，输出轴(15)上有可绕其轴线自由转动的齿轮九、齿轮十一、齿轮十二，中间轴(14)上行星齿轮五、齿轮六、齿轮七、齿轮八、齿轮十七、齿轮十九分别与输入轴(13)上齿轮一、齿轮三、齿轮四和输出轴(15)上齿轮十二、齿轮十一、齿轮九啮合，输入轴(13)上齿轮一和齿轮三之间有同步器一(L1)，输入轴(13)上有同步器二(L2)可将齿轮四连接在输入轴上，输出轴(15)上齿轮九与齿轮十一间有同步器三(L3)，输出轴(15)上有同步器四(L4)可将齿轮十二连接在输出轴上。
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